海蛞蝓像植物一样以阳光为食

2019-11-11 277藻类

海蛞蝓像植物一样以阳光为食:最近发表在《生物公报》上的一项研究阐明了亮绿色的海蛞蝓如何像植物一样以阳光为食,一次能存活几个月。

作者首次提出直接证据,证明翠绿色海蛞蝓的染色体有一些基因来自它所吃的藻类。这些基因有助于维持蛞蝓体内的光合作用过程,为其提供所需的所有食物,海蛞蝓像植物一样以阳光为食。

唯一的功能基因转移

重要的是,这是唯一一个已知的功能基因从一个多细胞物种转移到另一个物种的例子,这是基因治疗的目标,纠正人类的基因疾病。

“海蛞蝓是人类治疗的良好(生物学模型)吗?”可能不会。但弄清这种自然发生的基因转移的机制,对未来的医学应用可能极具指导意义,”该研究的合著者、南佛罗里达大学(University of South Florida)和马里兰大学帕克分校(University of Maryland, College Park)名誉教授西Sidney K. Pierce说。

研究方法

研究小组使用了一种先进的成像技术来确认,绿僵菌蛞蝓的染色体上存在一种来自litorea藻类的基因。这种基因产生一种酶,这种酶对光合“机器”叶绿体的功能至关重要,叶绿体通常存在于植物和藻类中。

海蛞蝓像植物一样以阳光为食

自自20世纪70年代以来,人们已经知道,黄萎病杆菌“窃取”了V. litorea的叶绿体(称为“窃国术”),并将其植入自身的消化细胞中。一旦进入蛞蝓细胞,叶绿体就会持续进行长达9个月的光合作用,比它们在藻类中进行光合作用的时间要长得多。光合作用过程产生碳水化合物和脂质,为蛞蝓提供营养。

蛞蝓如何维持这些光合作用细胞器如此之久,一直是深入研究的课题,也有很多争议。Pierce说:“这篇论文证实,在蛞蝓染色体上存在一种藻类基因,它是修复叶绿体损伤并保持叶绿体功能所必需的几种藻类基因之一。”“该基因被整合到蛞蝓染色体中,并传给下一代蛞蝓。”Pierce说,虽然下一代必须从藻类中重新获得叶绿体,但维持叶绿体的基因已经存在于蛞蝓基因组中。

Pierce说:“在地球上,藻类基因不可能在动物细胞内发挥作用。”“然而在这里,他们却做到了。它们让动物依靠阳光获取营养。所以如果它们的食物来源发生了变化,它们就有办法在找到更多的藻类吃之前不饿死。”

Pierce说,这种生物适应也是一种快速进化的机制。他指出:“当物种间的基因成功转移发生时,进化基本上可以从一代进化到下一代。”

引用

Marine Biological Laboratory. "Sea slug has taken genes from algae it eats, allowing it to photosynthesize like a plant." ScienceDaily. ScienceDaily, 3 February 2015.
www.sciencedaily.com/releases/2015/02/150203155925.htm.

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